大型氣化裝置典型問題分析及對策

吳波

（兗礦內(nèi)蒙古榮信化工有限公司，內(nèi)蒙古達拉特旗014300）

?

大型氣化裝置典型問題分析及對策

吳波

（兗礦內(nèi)蒙古榮信化工有限公司，內(nèi)蒙古達拉特旗014300）

分別對水洗塔出口粗煤氣電動閘閥、高溫?zé)崴?、閃蒸減壓罐和偏心調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)的問題進行了分析。指出優(yōu)化工藝操作，控制好工藝指標(biāo)，加強管理制度和必要的技術(shù)措施是解決問題的有效手段。

氣化；問題；對策

某公司3 000 t/d甲醇項目氣化裝置，采用我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的華東理工大學(xué)和兗礦集團共同開發(fā)的新型四噴嘴對置式水煤漿加壓氣化技術(shù)，承擔(dān)兩項國家863課題，由華陸工程科技有限責(zé)任公司設(shè)計，中國化學(xué)工程第四建設(shè)公司承建，是目前同類型投入運行最大的氣化裝置。設(shè)置三套氣化系統(tǒng)，兩開一備，氣化爐殼體內(nèi)徑φ3 600 mm，激冷流程，單臺投煤量2 500 t/d，最大投煤量3 000 t/d，設(shè)計壓力6.35 MPa；粗煤氣洗滌采用混合器增濕、旋風(fēng)分離和水洗系統(tǒng)；灰水處理采用三級閃蒸，真空過濾系統(tǒng)。該裝置自2014年6月24日A爐投料試車，現(xiàn)在滿負荷運行，生產(chǎn)穩(wěn)定，各項指標(biāo)均正常，經(jīng)濟效益非?？捎^，試運行期間出現(xiàn)的問題值得總結(jié)。

1　水洗塔出口粗煤氣電動閘閥卡

1.1事故經(jīng)過

2014年6月29日，A套氣化爐運行5 d后，B套氣化爐投料成功，閥門均壓準備與A系統(tǒng)并氣，但B系統(tǒng)合成氣出口電動閘閥打不開?，F(xiàn)場多人用增力杠桿試圖開啟，但直到將電動頭一級齒輪齒牙掰壞也未打開，只得停止B系統(tǒng)運行。之后，把閥門電動頭卸下，拆掉閥桿絲套，采用專用絲套加力的辦法，試著將閘板提起，也未能成功，并且將閥桿輕度扭曲，部分螺紋受損，只能等整個系統(tǒng)停車再處理。當(dāng)年10月系統(tǒng)全面停車檢修期間，逐漸旋松閥蓋周圈螺栓，閘板突然頂起，打開閥蓋檢查，確定閘板及其導(dǎo)軌并無損傷。

1.2原因分析

合成氣出口粗煤氣電動閘閥為楔式彈性單閘板閥，公稱壓力CL600，公稱直徑24″，制造廠家是中核蘇閥。該閘閥閥桿端部未設(shè)置限位器，以防止閥門過度關(guān)閉。調(diào)查得知，安裝調(diào)試期間專業(yè)人員未按要求認真操作，調(diào)試時，調(diào)定其關(guān)閉行程位置后，未按要求手動提升約1個螺距的高度，以防止閥門熱態(tài)時關(guān)閉過緊，卡澀。閥門在冷態(tài)時關(guān)閉，熱態(tài)打開，由于閥門公稱直徑大，閥桿、閘板受熱膨脹量大，使閘板進一步壓緊，增大閘板的關(guān)閉力矩，導(dǎo)致閘板楔住。當(dāng)閘板卡在閥座中，使用增力杠桿將閥桿強行上提時，使閘板T形槽和閥桿變形，加重了閘板卡澀的力度。未設(shè)置閘閥中腔泄壓裝置，閥門中腔無法泄壓以減輕閥門楔入閥體的力度，不利于開閥時省力。

1.3采取的措施

更換閥桿和電動頭齒輪。重新確定閥體與閥蓋的配合間隙，更換墊片進行回裝、預(yù)緊固。電動頭齒輪和閥桿清洗，涂抹潤滑脂，保證電動頭和閥桿有效潤滑，并定期維護。重新調(diào)試，手動調(diào)定全開啟位置時，電動頭設(shè)定為全開；手輪調(diào)定全關(guān)位置后，上提閘板6 mm，電動頭設(shè)定為“0”位。待系統(tǒng)送氣后，閥體預(yù)熱均勻，熱緊閥蓋螺栓。

吸取教訓(xùn)，停車期間，進行動作試驗，測試其動作性能，防止銹蝕或有異物卡澀，系統(tǒng)投料前，先確定閥門能否正常開啟。運行過程中，定期檢查填料函、閥蓋有無泄漏。驅(qū)動機構(gòu)、閥桿螺紋處的灰塵污垢及時去除，定期潤滑。建立設(shè)備維護記錄檔案，目前，某公司三套系統(tǒng)的合成氣出口粗煤氣電動閘閥均正常使用。

2　高溫?zé)崴妙l繁損壞

2.1問題簡介

高溫?zé)崴玫淖饔檬菍⒁患夐W蒸系統(tǒng)的灰水輸送到水洗塔內(nèi)對粗煤氣進行洗滌，它對氣化系統(tǒng)的水平衡和熱平衡起到重要作用。但在氣化裝置開車初期，該泵頻繁發(fā)生軸承損壞，機械密封損壞、泄漏等事故，需倒泵檢修。檢修工作量大，費用高，設(shè)備管理難度增加，嚴重影響了生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。

2.2分析及對策

蒸發(fā)熱水塔塔盤結(jié)垢［1］、積灰堵塞，造成帶水，系統(tǒng)阻力增大，操作工操作不熟練，操作壓力極不穩(wěn)定，所以高溫?zé)崴玫倪M口壓力時高時低，泵轉(zhuǎn)子竄動嚴重，設(shè)備震動值高，是導(dǎo)致高溫?zé)崴妙l繁損壞的主要原因。

為此，公司嚴把氣化煤質(zhì)量，穩(wěn)定煤質(zhì)，防止灰水水質(zhì)進一步惡化。要求藥劑廠家選用合適的分散劑，跟蹤分析灰水濁度，把灰水濁度降低到指標(biāo)以下。調(diào)整分散劑的成分配比，控制灰水鈣鎂離子含量，逐漸穩(wěn)定加藥量，使灰水指標(biāo)長期處于良好狀態(tài)。優(yōu)化變換氣提塔操作，降低低溫變換冷凝液的氨氮含量，減少塔盤結(jié)垢。將蒸發(fā)熱水塔固閥塔盤的每一層塔盤的導(dǎo)向固閥每隔兩排磨掉一排，減小塔阻力，有利于解決帶水問題。

系統(tǒng)經(jīng)過近1年的調(diào)整，灰水各項指標(biāo)合格，蒸發(fā)熱水塔塔盤結(jié)垢很少，操作壓力穩(wěn)定，泵轉(zhuǎn)子無竄動現(xiàn)象，震動值符合要求，高溫?zé)崴眠\行周期延長到3個月以上。

同時，將高溫?zé)崴眠M口網(wǎng)孔φ2mm的過濾網(wǎng)改為網(wǎng)孔φ5mm的過濾網(wǎng)，后來又改為網(wǎng)孔φ8mm的過濾網(wǎng)。避免了過濾網(wǎng)積灰、結(jié)垢而堵塞，防止泵的入口壓力過低使泵發(fā)生汽蝕。由于機封沖洗水為外管來脫鹽水，壓力為0.85MPa且不穩(wěn)定，特改造了一套高溫?zé)崴脤９_洗水系統(tǒng)，供水壓力提高到泵前1.0 MPa，保證機封動靜環(huán)的潤滑和散熱，延長了機械密封的壽命［2，3］。加強設(shè)備監(jiān)控和工藝管理，避免操作的隨意性。

通過一系列的技術(shù)措施和有效管理，消除了影響高溫?zé)崴眠\行的不利因素，目前高溫?zé)崴酶黜椥阅苤笜?biāo)都達到了設(shè)計要求。

3　一級閃蒸緩沖罐底法蘭磨漏

3.1工藝介紹

氣化爐黑水經(jīng)閃蒸角閥減壓后進入緩沖罐擴容減壓，然后再到蒸發(fā)熱水塔塔盤解析出閃蒸汽（氣）并回收熱量。氣化爐來黑水設(shè)計操作條件：壓力6.35 MPa，溫度247℃；蒸發(fā)熱水塔設(shè)計操作條件：壓力0.8MPa，溫度175.2℃。因流體含固量高、溫度高、閃蒸汽（氣）量大、流度快，通過減壓角閥后向下噴射能量大，由于緩沖罐罐體短，流體由角閥噴出后能量釋放不完，對緩沖罐底墊板磨損極快，進而磨漏罐底法蘭，每次倒?fàn)t都要更換墊板，也未必能堅持一個運行周期，如果罐底法蘭磨漏需要停車處理，將對生產(chǎn)造成嚴重損失。

3.2事故經(jīng)過

2015年12月6日氣化裝置A系統(tǒng)，黑水緩沖罐罐底法蘭磨漏，灰水處理崗位三樓蒸汽彌漫，有毒有害氣體高報，為保證生產(chǎn)安全，公司決定短時間停車，系統(tǒng)泄壓、置換，緩沖罐底法蘭外側(cè)加20#δ30鋼板臨時補焊，維持系統(tǒng)運行。

3.3解決方案

待每套系統(tǒng)停車檢修，緩沖罐的直管段由原來1 000 mm加長到1 800 mm。加長后的緩沖罐容量增加，流體向下噴射時能量得到充分釋放，罐體下端可儲存較多的水和灰渣，流體對墊板的沖蝕變成對水和灰渣的沖擊，起到保護墊板的作用。改造后的緩沖罐墊板只有很輕微沖蝕，效果比較滿意。

4　黑水管線流量調(diào)節(jié)閥后管件磨漏

4.1調(diào)節(jié)閥的選型

在第一級閃蒸，氣化爐黑水從高壓經(jīng)過調(diào)節(jié)閥直接降到低壓，由于在閥前已經(jīng)有較大壓降，必然閃蒸出大量閃蒸汽（氣），在閃蒸汽（氣）的推動下，流體流過調(diào)節(jié)閥節(jié)流元件的速度增大。一般的做法是將一級閃蒸調(diào)節(jié)閥分解為兩只串連的調(diào)節(jié)閥，一只安裝在氣化爐黑水出口下一樓層，另一只靠近蒸發(fā)熱水塔安裝，經(jīng)過每只閥后的壓降相應(yīng)減小，目的是減輕調(diào)節(jié)閥及其后面管件或設(shè)備附件的磨損。氣化爐黑水調(diào)節(jié)閥一般為角閥，考慮到角閥占用空間大，費用高，一般通經(jīng)較小，而某公司氣化爐黑水管徑較大，在氣化爐投料前期和停車后期的系統(tǒng)壓力小，為保證一定流量，第一只調(diào)節(jié)閥不適合使用角閥，某公司氣化爐黑水管線第一只調(diào)節(jié)閥選用偏心調(diào)節(jié)閥，為上海大通自控設(shè)備有限公司制造，閥體材料CF8M+WC，閥芯材料316+WC。

4.2偏心閥的特點及出現(xiàn)的問題

該閥體近似一個圓筒形，閥芯球面的中心與閥軸旋轉(zhuǎn)中心之間設(shè)計了一定的偏心距，當(dāng)閥軸帶動閥芯旋轉(zhuǎn)時，閥芯球面相對閥體中心作偏心旋轉(zhuǎn)，閥芯的柔臂發(fā)生彈性變形，使閥芯球面與閥座緊密貼合，達到可靠密封，所以該閥又稱凸輪撓曲閥。由于閥芯存在凸輪偏心，可以減少閥座磨損，增加密封性能，即使閥內(nèi)結(jié)垢或堵塞的情況下，也開閉自如。閥芯后部設(shè)有一個導(dǎo)流翼，有利于流體穩(wěn)定流動，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。其次還有流量大、可調(diào)節(jié)范圍廣的優(yōu)點，適合用于易產(chǎn)生摩擦、沖刷等含固體物料及黏度高流體，該閥在某公司使用效果良好，自投料生產(chǎn)以來至今未損壞。

但由于閥芯球面與流體形成一定夾角，流體流經(jīng)閥門時被閥芯遮擋，流體改變流向，發(fā)生偏流，特別在限流操作時，偏流更嚴重，總是對閥后的法蘭和管臺一個側(cè)面偏磨，磨損特別快，某公司2015年3月，閥后帶徑對焊法蘭的法蘭徑磨漏，造成了停車事故。

4.3采取的措施

正常生產(chǎn)時該閥處于全開狀態(tài)，不作為流量調(diào)節(jié)，只是在氣化爐投料前和投料后系統(tǒng)升壓初期，黑水未切換到閃蒸系統(tǒng)時，才作為流量調(diào)節(jié)使用，以控制氣化爐液位。更換閥后法蘭和管臺，壁厚由SCH80增大為SCH120，為了便于以后更換，管臺和管道間增加一對法蘭，將來考慮更換為鎳基耐磨件。停爐檢修時注意檢查該部位，及時處理，避免造成停車事故。

5　結(jié)語

隨著工藝系統(tǒng)的不斷完善，裝置運行的安全性、穩(wěn)定性大幅提高，經(jīng)濟效益顯著增加，說明解決問題的方法正確。

［1］蔡可慶.蒸發(fā)熱水塔結(jié)垢原因分析及解決措施［J］.化肥工業(yè)，2015，42（1）：53-55.

［2］王汝美.實用機械密封技術(shù)問答［M］.北京：中國石化出版社，2002：123.

［3］楊源泉.閥門設(shè)計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1992：225-128.

［4］張元，等.磨煤機煤粉管道抗磨彎頭材質(zhì)研究［J］.煤礦機械，2001，22（2）：20-23.

Typical problem analysis and countermeasure on large gasification equipment

WU Bo
（Inner Mongolia Rongxin Chemical Co.，Ltd.，of Yanzhou Mining Bureau，Dalad Banner Inner Mongolia 014300，China）

Separate analysis has been done on problems involving raw gas electric brake valve of water wash tower exit，hot water pump，flash tank and eccentric valve.It suggests the optimization of technical operation，control of technical index，reinforcement ofmanagement system and necessary technicalmeasures are effectivemeasures of solving the problems.

gasification；problem；countermeasure

TE966

A

1673-5285（2016）07-0121-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.07.030

2016－05-24

吳波，男（1967-），工程師，主要從事煤化工生產(chǎn)和管理工作，郵箱：wubo-6666@163.com。